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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Akustikabbilden
von Bereichen innerhalb des Körpers
eines lebenden Wesens und betrifft insbesondere Vorrichtung und
Techniken, die vorteilhafte Merkmale kombinieren, typisch für Führungsdrähte und
Ultraschallbildsonden.
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US-A-5,257,628
offenbart ein Ultraschall-intern-Untersuchungssystem,
das eine Ultraschallsonde aufweist, die einen drehbaren Ultraschalltransducer
hat, der an einem rigid-Spitze-Endabschnitt
eines flexiblen Kabels angebracht ist, zur Bewegung in radialer
und linearer Richtung.
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Einige
der Merkmale, die für
eine kommerziell praktische Gestaltung von solchen Bildvorrichtungen
benötigt
werden, sind eine Konstruktion, die es ermöglicht, in einem Bereich von
kleinen Größen bis herunter
zu sehr kleiner Größe bequem
hergestellt zu werden, ein distales Ende, welches zum einfachen Zugang
zu Teilen des Körpers
einen Grad von distalem Druck ausüben kann, und eine Spitze,
die nicht-traumatisch ist, so dass sie nicht in heikle Auskleidungen
von Blutgefäßen oder
anderen Ducten des Körpers
eindringt.
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Es
ist auch für
viele solcher Vorrichtungen wünschenswert,
dass ihre Transducer nicht nur zu hohen Frequenzen fähig sind,
wie sie in existierenden Ultraschallbildkathetern und Führungsdrähten verwendet
werden, sondern auch für
viel höhere
Frequenzen, z.B. für
näheres
Aufnehmen.
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Ultraschallbildvorrichtungen
sollten auch übliche
Führungsdraht-ähnliche
Qualitäten
oder Katheter-ähnliche
Qualitäten
haben, z.B. variable Steifheit entlang ihrer Länge. Ein flexiblerer distaler
Abschnitt ermöglicht
Zugang zu schwierig zugänglichen
Regionen des Körpers,
wohingegen eine steifere, proximale Region des Katheters oder Führungsdrahts
Schieben und Manipulierung ermöglicht.
Wenn beispielsweise die Koronararterien abgebildet werden, ist es wünschenswert,
eine Vorrichtung leicht in die Oberschenkelarterie durch einen Koronar-Führ-Katheter anzuordnen,
um den Aortenbogen herum und in das Koronar-Ostium. Im Allgemeinen
erstreckt sich der Führkatheter
nur bis hin aber nicht hinein in das Koronar-Ostium. Mit einer geeigneten Gestaltung
einer Ultraschallvorrichtung, mit einem sehr flexiblen distalen
Abschnitt, wird es möglich,
gute Kontrolle über
die Bildspitze auszuüben,
die direkt von dem Koronar-Ostium in dem mehr distalen Bereich der
Koronararterie angeordnet wird.
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Es
ist auch wünschenswert,
eine Ultraschallbildvorrichtung bereitzustellen, die sofort verwendbar ist,
anstatt dass eine Vorrichtung speziell mittels Injektion von Wasser
oder Salz oder anderem Fluid-Akustik-Kopplungsmedium präpariert
werden muss.
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Es
ist bekannt gewesen, einen Akustik-Bildkatheter einzusetzen, der
die zusätzliche
Fähigkeit von
Fluid- und Medikament-Lieferung hat. Es ist wünschenswert, Wege dies zu tun
mit verbesserten oder unterschiedlichen Versionen von Kathetern
zu erreichen, die zum besseren Erfüllen der Bedürfnisse
von Ärzten
produziert werden.
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Es
ist bekannt gewesen, dünne
gleitfähige Beschichtungen
auf Führungsdrähte und
Kathetervorrichtungen aufzubringen, zum Helfen im Einsetzen der
Führungsdraht-
oder Katheter-Vorrichtung und
zum Schützen
von Köperdurchgängen vor
Abtragung während
der Einführung
und Rotation der Führungsdraht-
oder Katheter-Vorrichtung. Solche dünnen gleitfähigen Beschichtungen sind in
Sahatjian at al., US-Patent
Nummer 5,135,516, und Sahatjian, US-Patent Nummer 5,304,121, beschrieben.
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Mit
aus dem Stand der Technik bekannten Gestaltungen ist es nicht möglich gewesen,
alle wünschenswerten
Kombinationen der obigen Merkmale zu erreichen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung ist in dem unabhängigen
Patentanspruch 1 definiert.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung hat eine Ultraschallbildvorrichtung einen stationären, langen, flexiblen,
röhrenförmigen Körper, eine
drehbare Antriebswelle, die sich durch den Körper hindurch erstreckt, und
ein drehbares Nasenelement, das distal des röhrenförmigen Körpers angeordnet ist. Das Nasenelement
ist an dem distalen Ende der Antriebswelle zum Drehen damit angeordnet,
und ein Akustikbildinstrument ist in dem Nasenelement zum Erzeugen
von Akustikbildern von benachbartem Gewebe, wenn die Antriebswelle
dreht. Das Nasenelement hat eine drehbare äußere Fläche, die mit einer biokompatiblen
akustisch transparenten, gleitfähigen
Beschichtung von hydrophilem Material bedeckt ist, ausreichend zum
Abschirmen und Beabstanden der äußeren Fläche des
Nasenelements von dem benachbarten Gewebe. Die Beschichtung verhindert, dass
das Nasenelement in eine Wand eines Blutgefäßes einsticht.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung bedeckt die gleitfähige Beschichtung von hydrophilem
Material einen Bereich der Fläche
der Ultraschallbildvorrichtung, wobei das Akustikbildinstrument
bewirkt, dass akustische Signale dort hindurch passieren.
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Zahlreiche
Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden von der folgenden
detaillierten Beschreibung offensichtlich werden, wenn in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen gelesen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt eine longitudinale
Querschnittsansicht der Katheter- oder Führungsdraht-Bildvorrichtung.
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1a ist eine Seitenansicht
eines Katheters, der eine Konstruktion ähnlich zu der von 1 hat, und der zusätzlich einen
Schlitten zur Einführung des
Katheters über
einen Führungsdraht
hat.
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2 ist eine longitudinale
Querschnittsansicht auf einer vergrößerten Skala des proximalen Endes
der Katheter- oder
Führungsdraht-Bildvorrichtung
von 1, zeigend ein männliches
elektrisches Anschlussstück.
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3 ist eine longitudinale
Querschnittsansicht von derselben Skala wie 2 eines weiblichen Gegen-Anschlussstücks, welches
das Anschlussstück
von 2 akzeptiert.
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4 ist longitudinale Querschnittsansicht auf
einer beträchtlich
vergrößerten Skala,
welche das Detail einer Mehrfachfaden-Antriebswelle und Gleitpin-Anordnung
zeigt, zum simultanen Herstellen von elektrischem und mechanischem
Kontakt.
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5 ist eine transversale
Querschnittsansicht des distalen Abschnitts der Vorrichtung von 1, aufgenommen an Linie
5 5 von 1.
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6 ist eine perspektivische
Ansicht einer Transducer-Anordnung,
gebildet von einer Platte zu Material.
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7 ist eine longitudinale
Querschnittsansicht von einer anderen Ultraschallbildvorrichtung, die
kombiniert Abbilden und Fluid-Infusion oder Arzneimittel-Lieferung
ermöglicht.
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8 ist ein Endabschnitt eines
distalen End-Lagers, welches Fluid-Infusion oder Arzneimittel-Lieferung
nahe der distalen Spitze ermöglicht.
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9 ist eine Querschnittsansicht
des End-Lagers, aufgenommen entlang Linie 9–9 von 8.
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10 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer
Katheter- oder Führungsdraht-Bildvorrichtung, bedeckt
mit einer gleitfähigen
Beschichtung von hydrophilem Material.
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11 ist eine teilweise Querschnittsansicht der
Katheter- oder Führungsdraht-Bildvorrichtung von 10 in Verwendung in einem
Blutgefäß eines Patienten.
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Ausführliche
Beschreibung
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Eine
bevorzugte Vorrichtung hat einen langen Körper 10, in dem Rotier-Schaft 12 untergebracht
ist, an welchen Transducer-Anordnung 14 angebracht
ist, in welcher Transducer 16 angebracht ist. Als ein Mittel
zum festen Anbringen von Schaft 10 an der Transducer-Anordnung 14,
wird ein Vorsprung 20 eingesetzt, der einen metallischen
Stecker aufweist, welcher in Rotier-Schaft 12 eingepresst
wird. Durch Vorsprung 20 hindurchgeführt ist Draht 22, welcher
sich von dem leitfähigen
Träger 28 des Transducers 16 erstreckt
und durch Schaft 12 zu dem proximalen Abschnitt der Vorrichtung
hindurchtritt. Transducer-Anordnung 14 enthält Metall-Epoxid-Füller 26, welcher
ein kohärentes,
im Wesentlichen halbkugelförmiges
Nasenelement bildet, welches mit glatter Epoxid-Beschichtung 24 bedeckt
ist. Transducer 16 weist den leitfähigen Träger 28, piezoelektrische
(PZT) Schicht 32 und leitfähige Linse 30 auf. Zum
sicheren Anbringen von Transducer-Anordnung 14 an Schaft 12 weist
Vorsprung 20 eine gestufte hohle rostfreie Stahldurchführung auf,
welche sowohl in Schaft 12 mit einer Eingriff-Presspassung
als auch in die Metall-Epoxid gefüllte Transducer-Anordnung eingepresst
ist.
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Alternativ
kann der Vorsprung mit der Epoxid gefüllten Anordnung verklebt oder
sonst wie verbunden sein.
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Die
Transducer-Anordnung 14, wie gezeigt, hat eine im Allgemeinen
halbkugelförmige
Form. Sie kann alternativ abgestumpft sein, eine perfekte Halbkugel
oder von leicht kugelförmig
verlängerter
Form, aber in jedem Fall stellt sie eine glatte symmetrische nicht-traumatische
Gestalt zum Kontakt mit Körpergewebe
bereit und hat einen Basisdurchmesser, der im Wesentlichen dem Durchmesser
des Körpers 10 entspricht.
Diese Teile werden dicht zusammen positioniert, zum Bereitstellen
eines gleichförmigen nicht-traumatischen Übergangs
von Bewegungs-Ende zu stationärem
Körper
ohne freigelegte scharfe Kanten.
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In
der Verwendung empfängt
Transducer-Anordnung 14 einen Grad von distaler Kraft, wenn
sie in Bereiche des Körpers
durchtritt und sie laterale Kräfte
empfängt.
Zum Ermöglichen
freier Drehung und noch Vermeiden, dass die Transducer-Anordnung 14 ihre
Position relativ zu dem langen Körper 10 verändert, ist
End-Lager 18 bereitgestellt. Lager 14 ist von
flacher ringförmiger
Form, hergestellt aus TEFLON oder mit rostfreiem Stahl beschichtetem
TEFLON, und wird zwischen das proximale Ende von Transducer-Anordnung 14 und
dem distalen Ende von Körper 10 eingeführt, zum
Bereitstellen einer reibungsarmen Lager-Fläche, die Wundreiben der Flächen verhindert
und auch laterale Bewegung verringert, wohingegen noch Drehen von Transducer-Anordnung 14 und
Schaft 12 erlaubt ist.
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Bezugnehmend
auf 2 erstreckt sich Schaft 12 durch
den langen Körper 10 weiter
als bis zu seinem proximalen Ende. Er wird mittels proximalem Druck-Lager 54 am
Ort gehalten, welches fest an Ring 36 angebracht ist. Ring 36 hält auch
Spitze 38 und bildet einen elektrischen Anschluss. Die
Position von Ring 36 erzeugt eine leichte Spannung an Schaft 12 (oder
alternativ Kompression in langem Körper 10, oder beides)
zum sicheren Erhalten der Position der Transducer-Anordnung 14 an
den Enden von Körper 10.
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Transducer 16 ist
eine Festkörperschichtstruktur,
die aus einer zuvor gebildeten Platte geschnitten ist. Beim Bilden
einer Platte wird zuerst leitfähiges
Trägermaterial 28 mittels
Vermischens von Partikeln von Wolfram oder Gold mit einem Epoxid-Füller gebildet.
Auf diesem Träger
wird eine Schicht 32 von keramischem Material angeordnet, welches
piezoelektrisch ist, wie beispielsweise Blei Zirkonat Titanat, ansonsten
bezeichnet als PZT. Auf der PZT Schicht 32 wird eine andere
leitfähige Schicht
von Metall-Epoxid wie beispielsweise Silber-leitfähiges Epoxid
gebildet, welches eine leitfähige
Linse 30 bildet. Die zuvor gebildete Platte kann zum Bilden
eines kleinen Würfels,
Dreiecks oder, wie gegenwärtig
bevorzugt wird, Zylinders geschnitten werden.
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Der
Winkel von Transducer 16 und Transducer-Anordnung 14 wird
leicht in Vorwärtsrichtung
gekippt, zum Verringern von Spiegelreflexion von nahegelegenen Flächen. Der
Winkel kann zu dem Zweck des Verringerns von Spiegelreflexionen
zwischen fünf
Grad und zehn Grad sein. Für
einen mehr vorwärtsgerichteten
Blick und zum Erzeugen eines konischen Abtastens, wie es beim Abbilden
mehr distaler Bereiche der Anatomie wünschenswert sein kann, kann
Transducer 16 bei einem größeren Winkel abgewinkelt sein,
aufweisend nahezu in Vorwärtsrichtung
zeigend, d.h. bis zu ungefähr
80 Grad in Vorwärtsrichtung.
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Transducer 16 ist
in 6 detailliert in
perspektivischer Ansicht gezeigt. Er weist einen zylindrischen Stecker
von gesandwichtem Material auf, das vor dem Einführen gebildet ist. Linse 30 ist
die oberste Schicht und kann entweder flach oder konkav zum Fokussieren
sein. PZT Schicht 32 ist im Allgemeinen flach, gesandwicht
zwischen den beiden Schichten 28 und 30, wohingegen
Trägerschicht 28 die
Masse der Anordnung aufweist, dienend zum Absorbieren der Akustikrückwelle
von PZT Schicht 32, wodurch es ermöglicht ist, dass ein kurzer
Puls erzeugt wird, was effektiv für Nahaufnahme-Abbilden ist.
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Transducer 16 ist
an einer Seite der Anordnung 14 angeordnet. Zum Bereitstellen
einer glatten äußeren Fläche wird
Epoxid-Bedeckung 24 entweder mittels
Aufsprühens
oder Eintauchens aufgetragen, und dann schließlich mittels Reibens oder
Polierens zum Bereitstellen einer nicht-traumatischen glatten äußeren Fläche fertiggestellt,
die Schallwellen leiten kann.
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Mit
solch einer Konstruktion ist die Vorrichtung dazu fähig, bei
Frequenzen abzubilden, die ähnlich
zu der gegenwärtigen
intravaskulären
Ultaschallabbild-Praxis sind, zum Beispiel in dem Bereich von 8
bis 30 MHz. Die Konstruktionsprinzipien sind auch in dem Bereich
von 30 bis 300 MHz aufgrund der direkten Sicht des umgebenden Gewebes
effektiv (d.h. ohne das Erfordernis, dass der Ultraschall durch
eine Katheterwand oder ein relativ dickes Fenster hindurchgelangen
muss). Nur eine sehr dünne
Epoxid-Bedeckungsschicht, zum Beispiel einer Dicke von einem oder
einigen wenigen Tausenden von 2.5 cm (1 Inch) oder weniger kann
zum Erreichen der nicht-traumatischen Fläche über dem Transducer eingesetzt
werden.
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3 zeigt eine Anschlussstück-Anordnung zum
simultanen Herstellen von elektrischem und mechanischem Anschluss
an die Bild-Führungsdraht- oder
Katheter-Anordnung, verbindend die Vorrichtung mit einer Ultraschallbildkonsole,
die einen Motorantriebsschaltkreis und elektrische Drähte eines Umwandlungsschaltkreises
hat. In 3 ist das proximale
Antriebsgehäuse 40 mit
proximaler Antriebs-Durchführung 42 bedeckt.
Ein eng angepasster O-Ring 44 ist in der Stopfbuchse in
der proximalen Antriebs-Durchführung 42 angeordnet.
Dies erzeugt einen Interferier-Zustand für Körper 10, wenn er in proximale
Antriebs-Durchführung 42 eingeführt wird. Um
zu verhindern, dass der Führungsdraht
oder der Katheter zu weit eingeführt
wird, ist Stopp 46 im Inneren der proximalen Antriebs-Durchführung 42 fixiert. Zum
Empfangen des elektrischen Anschlussstücks, Ring 36 und Spitze 38,
wird eine Mehrfachfaden-Dual-Pfosten-Antriebswelle (siehe 4) mit einem offenen Ende
modifiziert, so dass sie den Stumpen von Spitze 38 und
Ring 36 der Vorrichtung in Interferier-Weise akzeptieren
kann, während
simultan elektrischer und rotationsmechanischer Anschluss hergestellt
wird. Zu diesen Zweck wird ein Federzentrumkontakt 50 bereitgestellt,
mit einer Feder hinter einem Gleitkontakt innerhalb Mehrfachfaden-Antriebswelle 48.
Das proximale Ende der Katheter-ähnlichen
oder Führungsdraht-ähnlichen
Vorrichtung wird zum Passen in die Antriebswelle mit Interferenz
dimensioniert, wenn das proximale Ende der Vorrichtung in proximale
Antriebs-Durchführung 42 eingeführt ist. O-Ring 44 nimmt
Körper 10 in
Eingriff und hält
die Vorrichtung sicher am Platz, wohingegen Durchführung 54 daran
gehindert wird, sich bis hinter Stopp 46 zu erstrecken.
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Wenn
sie zur Verwendung als ein Katheter konstruiert ist, ist die Vorrichtung
nicht größer als
ungefähr
3.3 mm (10 French) und ungefähr
150 Zentimeter lang. Solch eine Vorrichtung ist nützlich zum Abbilden
von Bereichen des Herzens. Mit solch einer Konstruktion wird ein
großer
Transducer eingesetzt, der zum relativ tiefen Eindringen von Herzgewebe
fähig ist,
unter Verwendung von Ultraschallfrequenzen in dem Bereich von ungefähr 8 MHz.
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Ein
Katheter einer kleineren Größe von ungefähr 2 mm
(6 French) und 150 Zentimeter Länge
ist nützlich
zum Abbilden in den Peripheriegefäßen, den Kammern des Herzens,
den großen
Arterien und Venen und auch in anderen nichtvaskulären Ducten
und Kanälen
des Körpers.
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Eine
kleinere Kathetergröße in dem
Bereich von 1.3 mm (4 French) und ungefähr 150 – 175 Zentimeter Länge ist
nützlich
zum Abbilden der zuvor gewürdigten
Bereiche, und zusätzlich
kleinerer Arterien, möglicherweise
aufweisend Koronararterien und Arterien wie beispielsweise die Halsschlagaderarterie,
die sich von dem Aortenbogen erstreckt, genauso wie in nichtvaskulären Bereiche.
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Eine
kleinere Größe von ungefähr 1 mm
(3 French) und 150 – 175
Zentimeter Länge
ist auch nützlich
zum Abbilden von Mittel-Koronararterien, distalen
Koronararterien und mehr distalen Bereichen der Halsschlagaderarterie,
aufweisend das Hirn und die Bereiche hinter dem Hirn. Ein Katheter
von dieser Größe ist auch
nützlich
zum Abbilden der röhrenförmigen Arterien
und der distalen Extremitäten.
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Mit
all diesen gerade beschriebenen Kathetern, weil es für ein relativ
dickes akustisches Fenster kein Erfordernis gibt, das Ultraschallsignal
to passieren, wird der akustische Verlust reduziert, der Eindringen
und Auflösung
limitieren kann. Da Fensterdicke Abschwächung und Brechung erzeugt,
was im Verhältnis
zur Frequenz des Betriebs ansteigt, folgt, dass mit den oben beschriebenen
Katheter-ähnlichen
und Führungsdraht ähnlichen
Vorrichtungen höhere
Frequenzen als 30 MHz erfolgreich eingesetzt werden können.
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Tatsächlich werden
Frequenzen so hoch wie 300 MHz angestrebt für sehr nahes Abbilden des Inneren
von Blutgefäßen und
Arterien, Venen, Ducten und anderen Bereiche von umgebendem Gewebe, wo
die Vorrichtung platziert werden kann.
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Es
wird angestrebt, dass die Ultraschallbildvorrichtung insbesondere
nützlich
als eine Vorbewertungs- und Nachbewertungsvorrichtung mit Angioplastik
ist. In Angioplastik wird ein Ballon oder ein Verletzungsreduzierendes
Mittel in die Arterie eines Patienten eingeführt, und es wird entweder eine
mechanische Aktion oder eine Rotationsschneideaktion verwendet,
zum Verändern
oder Öffnen
oder Rekanalisieren der Arterie des Patienten. Die vorliegende Bildvorrichtung
wird zum Passieren in diese Region verwendet, sowohl bevor als nach
nachdem eine Prozedur durchgeführt
wird. Die Vorrichtung wird zum Beobachten der Natur der Stenose
verwendet, ihres Ausmaßes,
ihres Durchmessers, ihrer Textur und auch ob oder ob nicht es Rest-Lappen, Risse oder
andere Zustände
gibt, welche später
Probleme verursachen können,
wie beispielsweise Reokklusion oder Embolie.
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Eine
andere Ultraschallbildvorrichtung ist in 1a gezeigt. Ein Katheter von der Konstruktion von 1 ist mit einem "Seitenschlitten" 56 vorgesehen.
Dieses Merkmal ist entlang der Seite und parallel zu Körper 10 befestigt
und ist konstruiert zum Empfangen und Gleiten an einem Führungsdraht.
Es hat eine distale Öffnung,
die proximal zu Transducer-Anordnung 14 positioniert
ist, und es fährt
fort entlang Katheterkörper 10 für eine Distanz
von zwischen einem halben Zentimeter und 75 Zentimeter, abhängig von
der Anwendung, und hat eine proximale Öffnung, die es dem Führungsdraht
erlaubt auszufahren.
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Dieses
Merkmal ist nützlich
zum Positionieren der Vorrichtung innerhalb der peripheren Gefäßversorgung,
dem Darmbein, dem Oberschenkel, der Aorta, dem Aortenbogen, dem
Herzen, den distalen Extremitäten,
der Hauptschlagaderarterie und anderen Blutgefäßen, wo ein Katheter mit einem
Seiten-Führungsdraht
hindurchgeführt
werden kann, oder irgendein anderer Bereich des Körpers, der
einen Ductus, eine Öffnung
oder eine Röhre
hat, in welchem ein Führungsdraht
erst platziert werden kann und ein Katheter von dieser Art entlang
dem Führungsdraht
gleiten kann. Es gibt auch die Möglichkeit,
diese Führungsdrahrt-Seit-Vorrichtung
in den Koronararterien zu verwenden.
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Unter
1 mm (3 French) an Größe hat die
Vorrichtung Führungsdraht-ähnliche
Eigenschaften. Führungsdrähte haben
die Tendenz, in dem Durchmesserbereich von 0.97 mm (0.38 Inch) zu
beginnen, und erstrecken sich herunter zu so kleinen Größen wie
0.25 mm (0.10 Inch).
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Eine
0.89 mm (0.035 Inch) Durchmesser-Vorrichtung, die gemäß 1 konstruiert ist, kann
als eine Ultraschallbild-Führungsdraht-Vorrichtung
dienen, da es viele Vermittlungs-Zubehörteile gibt,
welche Lumen haben, die, um in Position geführt zu werden, über einen
0.89 mm (0.035 Inch) Draht gleiten. Es wird beabsichtigt, dass eine
Vorrichtung von dieser Größe selbst
nützlich
ist zum Abbilden der Koronararterien (d.h. nicht dienend als ein
Führungsdraht):
Sie wird auch als nützlich
angesehen zum Dienen als ein Führungsdraht
zum Passieren von Dilatationsballons, wie sie in der peripheren
Arterie verwendet werden, wie beispielsweise dem Darmbein, den Oberschenkeln
und der Aorta oder dem Nabelbaum oder in Bereichen der Speiseröhre oder
des Anus.
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Eine
Vorrichtung von 0.89 mm (0.035 Inch) Durchmesser kann auch verwendet
werden zum Rekanalysieren oder Un-Blockieren von Arterien, die total
verstopft sind, die mit einem 0.89 mm (0.035 Inch) Führungsdraht
ungefähr
dimensioniert sind. Zum Beispiel kann die Oberschenkelarterie, die
lang ist, über
eine Länge
von 2, 3 oder sogar 20 Zentimetern total verstopft werden. Häufig wird
dieser Zustand durch die Anwendung eines klümpchenlösenden Enzyms, wie beispielsweise
Urokinase, TpA oder Pro-Urokinase über eine Zeitperiode behandelt.
Dies erzeugt bei dem Patienten Beschwerden, ist sehr teuer und zeitaufwendig,
und man kann nicht sagen, wann die Aufgabe getan ist. Eine Alternative
zu solcher Behandlung ist Rotations-Rekanalysierung gewesen, unter
Verwendung einer langsamen Rotation und Druck-Bewegung eines rotierenden
Führungsdrahts.
Auch lysierende Führungsdrähte sind
verwendet worden, wie in der medizinischen Literatur berichtet.
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Wir
beabsichtigen, dass die vorliegende Vorrichtung als eine rotierende
Antriebswelle verwendet werden kann, der dem Blut ausgesetzt wird
oder im Inneren einer Hülse
platziert wird, die langsam rotiert und ihren Weg durch die blockierte
Arterie massiert, entweder mittels Trennens oder Lysierens (durch eine
geeignete Arzneimittellieferpassage, nicht gezeigt) oder mittels
sonst wie Bewegens der Blutverklumpung oder des Gewebes aus dem
Weg, zum Rekanalysieren des Blutgefäßes. Die Ultraschallbildvorrichtung
kann daher zum Erzeugen einer distalen Druckkraft und einer langsamen
Rotationskraft zum Erzeugen einer nach außen gerichteten Kraft verwendet
werden, welche das Gewebe trennt und ihren Weg durch das Lumen findet.
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Es
ist erkannt, das Abbilden von Gewebe in direktem Kontakt mit dem
Transducer 16 nicht wünschenswert
ist, weil festes reflektierendes Gewebe in Kontakt mit Akustikbildtransducern die
Bildqualität beeinträchtigt und
Bild-Störflecken
erzeugt, was es schwierig macht, die Szene zu visualisieren.
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Jedoch
beabsichtigen wir, die Vorrichtung auf die folgende Weise zu verwenden.
Zunächst
wird sie zum Vorwärtsdrücken und
Rekanalysieren der Arterie verwendet. Dann wird sie zurückgezogen,
um Blut zu erlauben, den erzeugten Raum auszufüllen. Dann wird die Vorrichtung
zum Abbilden des Bereichs des Körpers
verwendet, der behandelt worden ist, unter Verwendung des zurück gefüllten Blutes
als das Kopplungsmedium.
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Die
nächste
Größe herunter
von 0.89 mm (0.035 Inch), welche üblicherweise verwendet wird, ist
ein 0.79 mm (0.031 Inch) Führungsdraht.
Diese sind im Allgemeinen 180 Zentimeter lang. Ein 0.64 mm (0.025
Inch) kann auch 165 Zentimeter lang sein. Ihre Verwendung ist im
Wesentlichen dieselbe wie oben für
die 0.89 mm (0.035 Inch) Vorrichtung beschrieben, außer dass
sie ein wenig distalere Arterien und Ducte erreichen kann und ein
wenig kleinere Durchmesser. Ballonvorrichtungen können über sie eingeführt werden.
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Die
Vorrichtung der nächsten
typischen Führungsdrahtgröße, 0.46
mm (0.018 Inch), behält
ihre Führungsdraht-artige
Qualität
und kann durch einen Einführer
durch einen Koronar-Führkatheter
hindurchgeführt
werden, bis zu dem Koronar-Ostium, hinter
das Koronar-Ostium in die proximalen mittigen und distalen Koronararterien
und kann verwendet werden zum erfolgreichen Abbilden solcher Abschnitte
der Arterie. Ein Ballondilatationskatheter kann dann über das
proximale Ende der vorplatzierten Vorrichtung passiert werden und
in die Koronararterien eingeführt
werden. Abbilden mit der Vorrichtung kann verwendet werden zum Führen des
Ortes und der Verwendung des Ballondilatationskatheters in der Koronararterie.
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Die
nächst
kleinere Größe von dieser
Vorrichtung ist 0.36 mm (0.014 Inch) im Durchmesser. Gegenwärtig ist
dies die kleinste Größe Führ-Typ von Führungsdrähten, die üblicherweise
in den Koronararterien verwendet wird. Aufgrund ihrer Schaftkonstruktion
und Körperkonstruktion
wird beabsichtigt, dass die Ultraschallbildvorrichtung in dieser
Größe gute
laterale Stützung
und minimales traumatisches Spitzenprofil gibt. Noch kleinere Größen werden
beabsichtigt, wenn möglich.
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Bei
diesen besonderen kleinen Durchmessern wird Transducer 16 sehr
klein, unter bestimmten Umständen
sogar kleiner als 0.2 mm (0.008 Inch) im Durchmesser. Man könnte denken,
dass dies besondere Probleme darstellen würde, da es bekannt ist, dass
die Strahlgestalt eines Transducers als D2/4λ definiert
ist, wobei D der maximale Durchmesser der Transducer-Emittierfläche und λ die akustische
Wellenlänge
ist, die eingesetzt wird. Bei sehr kleinen Durchmessern, unter Verwendung
gegenwärtig üblicher
Ultraschallfrequenzen, erzeugt der Ultraschalltransducer nicht einen
Strahl wie zum Abbilden erforderlich, sondern erzeugt stattdessen
ein Muster, das ähnlich
zu jenem ist, das von einer Punktquelle erzeugt wird, was im Allgemeinen
nicht nützlich
beim Abbilden ist.
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Jedoch
können
wegen direkten Ausgesetztseins des Transducers (kein Vermitteln,
relative dicke Wand oder Fenster) viel höhere Ultraschallfrequenzen
eingesetzt werden. Die Vorrichtung ist an eine Quelle von Frequenzen
zwischen 30 MHz und 300 MHz angeschlossen. Verwendung von solchen
Frequenzen, möglich
gemacht auf eine praktische Weise mittels der oben beschriebenen
Konstruktion, erreicht ein optimales Verhältnis zwischen dem Durchmesser
der Vorrichtung und der Wellenlänge
und stellt daher einen kohärenten
Strahl bereit, der nützlich
zum Erhalten von Bildern ist.
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Diverse
Arten von Antriebswellen 12 können eingesetzt werden. Beispielsweise
kann die Antriebswelle röhrenförmig aus
der elastischen Legierung hergestellt werden, die als Nitinol bekannt
ist. Die Nitinol-Legierung kann verjüngt oder (d.h. aufgeweitet) sein,
zum Bereitstellen abgestufter Steifheit über die Länge der gesamten Vorrichtung,
wobei Schaft 12 einige laterale Stützung für Körper 10 bereitstellt.
Alternativ kann ein fester Nitinol-Schaft verwendet werden.
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Alternativ
kann eine Dual-Mehrfachfaden-Antriebswelle eingesetzt werden, ähnlich zu
der in US-Patent Nr. 4,951,677 beschriebenen.
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Aufweitung
oder Verjüngung 34 des
Schafts, wie in 1 gezeigt,
erreicht Vorteile. In bestimmten Fällen wird Rotationsgenauigkeit
von Schaft 12 vollständiger
erreicht, falls die Antriebswelle mit einem proximalen Durchmesser
beginnt, der größer als
der distale Durchmesser ist.
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Ein
anderer Vorteil des Vorsehens einer solchen Verjüngung oder Aufweitung 34 ist,
dass die laterale Steifheit von Körper 10 daher als
eine Funktion von seiner Positionen und Länge variiert werden kann. Beispielsweise
kann der Körper
in dem proximalen Abschnitt für
seine ersten 40 Zentimeter oder so von einem Durchmesser sein, sagen
wir 0.89 mm (0.035 Inch), wohingegen Körper 10 in einem kurzen Übergangsbereich
verjüngt
werden kann und in seinem distalen Bereich, über den Rest der 115 bis 125 Zentimeter
Länge,
kann er 0.64 mm (0.025 Inch) oder weniger im Durchmesser sein.
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Die
Verwendung von einer Mehrzahl von Durchmessern über die Länge der Vorrichtung, entweder
gestuft oder graduell verjüngt,
sowohl mit Katheter als auch mit Führungsdraht-Konstruktionen, kann zum Bereitstellen
gewünschter
Grade von lateraler Steifheit und Führbarkeit verwendet werden, essentiell
zum Erreichen von Zugang zu ausgewählten Bereichen des Körpers.
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Abhängig von
der Anwendung und dem Durchmesser der Vorrichtung, die herzustellen
ist, können
mehrere unterschiedliche Materialen zur Herstellung des langen Körpers 10 gewählt werden. In
Katheter-Konfigurationen wird Körper 10 beispielsweise
aus einem Material wie zum Beispiel Teflon, Nylon oder Urethan oder
anderen Katheterkörpermaterialien
hergestellt. Er kann eingebettet eine Metallabschirmung von entweder
gewundener oder geflochtener Konstruktion haben oder er kann eine
metallisierte Schicht haben, zum Bereitstellen von elektrischer
Abschirmung. Vorteilhafterweise kann das Material des distalen Bereichs
einstückig
mit den verbleibenden Abschnitten des Körpers ausgewählt werden,
nur für
seine gewünschten
Kathetereigenschaften ohne das Erfordernis, dass es schalldurchlässig ist.
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In
Führungsdraht-Größen, zum
Erreichen größerer gewünschter
lateraler Steifheit von Körper 10,
können
nicht-polymerische Materialien wie beispielsweise Nitinol-Röhren eingesetzt
werden, die mit einer geeigneten antithrombogenen Beschichtung bedeckt
sein können,
oder mit einer äußeren Schicht
aus TEFLON, um die äußere Fläche glatt
zu machen.
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Alternativ
kann der Körper
aus Metallspulen von Draht bestehen, welche mit Schichten von Mylar oder
Schichten von geschrumpftem TEFLON-Schlauch oder Polyethylen-Schlauch überwickelt
sind, wieder mit dem Vorteil, dass es keine Besorgnis hinsichtlich
der Schalldurchlässigkeit
des Körpers
gibt.
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Dieses
Merkmal ist insbesondere wichtig in metallischen Versionen, wo Körper 10 zum
Beispiel aus Nitinol oder Rostfrei-Stahl Schlauch oder Stab hergestellt
ist oder einige andere gewickelte, gewundene Konstruktion, da es
oft sehr schwierig ist, akustische Fenster durch solche Typen von
Materialien bereitzustellen.
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In
einer anderen Konstruktion wird Schaft 12 aus einem festen
einzigen leitfähigen
Stab hergestellt, der verjüngt
sein kann, zum Beispiel aus Nitinol-Draht für hervorragende Rotationsgenauigkeit, ohne
einen Satz zu nehmen. Solch eine Konstruktion stellt das Problem
dar, wie man das Rücksignal
zu der Abbildkonsole erhalten kann, da nur ein leitfähiges Element
verwendet werden kann. Diese Schwierigkeit wird überwunden, indem zunächst Schaft 12 Gold-beschichtet
wird und dann dieses mit einer dielektrischen Beschichtung überdeckt
wird. Dann wird über
einen Abschnitt von seiner Länge,
zum Beispiel 5 bis 10 Zentimeter von dem distalen Ende, die dielektrische
Beschichtung wieder mit einer anderen Gold-Schicht überzogen, die von der ersten Gold-Schicht
isoliert ist.
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Der
Transducer-Halbleiter ist an die erste Goldschicht angeschlossen,
und das Signal davon wird zu der Abbildkonsole an dem metallischen Schaft
zurück
gebracht. Der Transducer-Rückpfad durch
das Gold oder die leitfähige
Linse 30 wird zu der anderen Gold-Schicht zurück gebracht,
wo keine Gleichstromanschlüsse
zu irgendetwas gemacht werden, außer zu dem zylindrischen Abschnitt,
beschrieben mittels der zweiten Gold-Schicht. Diese ist kapazitiv
mit einer Metallschicht gekoppelt, die in Körper 10 eingebettet
ist, welcher sich zu Signalleitungen durch Katheterkörper 10 zurückerstreckt,
daher zu der Bildkonsole, zum Vervollständigen eines geeigneten akustischen
elektrischen Rückpfads.
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Eine
weitere Ultraschallbildvorrichtung ermöglicht akustisches Abbilden
mit Vorrichtungen von dem beschriebenen Typ, kombiniert mit Merkmalen, die
das Injizieren eines Arzneimittels oder eines klumpchenauflösenden Enzyms
ermöglichen.
Dies ist nützlich
zum Liefern von Arzneimittel oder klümpchenlösendem Enzym in einen Bereich
des Körpers, welcher
blockiert oder stenosiert sein kann oder eine Verletzung hat, die
Thrombus unterstützt,
welcher gehärtet
werden könnte.
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Bezugnehmend
auf 7 ist Körper 10 mit einem
proximalen Eintritt-Seitenloch 62 versehen, welches zur
Ausrichtung mit abnehmbaren Fluideinführ-Seitenarm-Adapter 56 freigelegt
ist. Abnehmbarer Seitenarm-Adapter 56 ist ausgestattet
mit Luer-Anschlusstück 58,
Eintrittsaufweitung 60 und einem Rohrkörper-Umgebungskörper 10.
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Eintrittsaufweitung 60 ermöglicht es,
dass der abnehmbare Seitenarm-Adapter 56 bequem in Position über Körper 10 geschoben
werden kann, während
der Hauptrohrabschnitt des Adapters eine feste, interferierende
Dichtung mit der äußeren Fläche von
Körper 10 bereitstellt,
zum Verhindern, dass Fluid von einer von beiden Seiten von Eintrittsöffnung 62 entweicht.
Um zu verhindern, dass Fluid proximal in den Körper 10 migriert,
ist O-Ring 64 in O-Ring-Stopfbüchse 66 um Rotierschaft 12 angeordnet.
Luor-Anschlussstück 58 an
dem Ende des abnehmbaren Seitenarm-Adapters 56 ist zum
Empfangen einer Injektionsspritze zum Injizieren von Fluid unter
Druck eingerichtet. Das Fluid tritt durch proximale Seitenöffnung 62 in
die axiale Passage 68 der Vorrichtung ein, zwischen der
Antriebswelle 12 und der internen Bohrung von Körper 10.
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Noch
bezugnehmend auf 7 ist
der distale Abschnitt von Körper 10 mit
Infusionslöchern 70 versehen,
die mit axialer Passage 68 kommunizieren, zum Ermöglichen
des Transfers von Fluid von dem proximalen Seitenloch 62 zu
der gewünschten Region
in dem Patienten. Wesentliche Leckage von Fluid an dem distalen
Ende wird mittels Druck-Lager 18' verhindert, angeordnet zwischen
Transducer-Nasenanordnung 14 und dem distalen Ende von
Körper 10.
Körper 10 ist
mit einem Infusionsloch 70 in einer ausgewählten Stelle
versehen, oder mit einem Satz von solchen Löchern, angeordnet in ausgewählten Positionen
und in vorbestimmter Anzahl und Größe, zum Unterbringen der gewünschten
Behandlung. Diese Parameter variieren mit solchen Variablen wie Typ
von Katheterspitze, Katheterstil, Größe und Gestalt, und Typ von
Behandlung, die verabreicht werden soll.
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Zum
Beispiel können
diskrete Herdschädigungen
mittels Infusionslöchern
behandelt werden, die in Konzentration nahe dem distalen Ende des
Katheters platziert sind. Lang verteilte Schädigungen können am besten mittels Platzierens
der Infusionslöcher
in einer breiten und geraden Verteilung über einen langen Abschnitt
des Körpers 10 behandelt werden.
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In 7 weist End-Lager 18' Zentrumabschnitt 19 und
Flanschabschnitt 21 auf. Der Flanschabschnitt von Lager 18' bildet eine
rotierende gleitfähige
Endfläche
für Transducer-Anordnung 14 zum
Drücken
gegen der Länge
nach, wenn das distale Ende der Vorrichtung gegen ein Hindernis
gedrückt
wird. Zentrum 19 stellt eine zylindrische Lager-Fläche bereit,
welche lateraler Bewegung des Schafts und der Transducer-Anordnung relativ
zu Körper 10 widersteht.
Gemeinsam sind Zentrum und Flansch wirksam zum Bilden einer Fluiddichtung
und zum Stabilisieren der Transducer-Anordnung 14, wodurch
es ihr ermöglicht
ist, lateralen und axialen Kräften
zu widerstehen, wohingegen noch die Fähigkeit der Anordnung zu rotieren
erhalten bleibt, während mittels
Antriebswelle 12 angetrieben.
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Als
eine Alternative zu dem Infusionssystem basierend auf Löchern 70 in
dem Körper 10,
wie in 7 gezeigt, zeigen 8 und 9 End-Lager 18" ausgerüstet mit Radialpassagen 23,
angeschlossen an Axialpassagen 25 und Auslassöffnung.
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Diese
Konstruktion ist wirksam, um es Fluid zu ermöglichen, durch End-Lager 18" zu passieren und
Gewebe sofort innerhalb des Sichtfeldes des Transducers zu erreichen.
Die Axialpassage 25 kann mittels Bearbeitens einer Standard
Woodruff-Keilnut in einem Lager-Element bereitgestellt werden, oder das
Element kann aus gegossener Konstruktion sein, gebildet auf anderen
Wegen. In 8 sind drei
solche Keilnuten gezeigt, eine an der Unterseite und zwei an den
Seiten. Diese schneiden gebohrte Radialpassagen 23, gezeigt
in der Seitenansicht in 9, an
der Unterseite, und in der Endansicht von 9 in dem Zentrum.
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10 zeigt eine Katheter-
oder Führungsdraht-Bildvorrichtung mit
einer Schicht von hydrophilem Material 72, gebildet über Transducer-Anordnung 14 genauso
wie über
der gesamten Länge
der Bildvorrichtung. 10 zeigt
auch den befeuchteten Zustand der hydrophilen Bedeckung 72', in welchem die
Beschichtung eine viel größere Dicke
hat als sie in ihrem nichtbefeuchtetem Zustand hat. Die Schicht von
hydrophilem Material 72 ist in dem Bereich von ungefähr 40 μm Dicke,
oder mehr, in einem befeuchtetem Zustand über Transducer-Anordnung 14,
und viel weniger dick über
dem Rest der Katheter- oder Führungsdraht-Bildvorrichtung.
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Die
hydrophile Bedeckung kann aus einer Grundierbedeckung und einem
oder mehreren Deckbedeckungen gebildet sein. Die Grundierung ist
zusammengesetzt aus einem organischen Lösungsmittel und einer Isocyonat-Komponente
wie beispielsweise im MDI (Methyldifluoramid), und die Deckbedeckung
oder Bedeckungen sind zusammengesetzt aus organischem Lösungsmittel
und wasserlöslichen Komponenten,
wie beispielsweise Dimethylformamid und Butanol, die sehr lange
Ketten von Hydrokarbonen bilden. Wenn angefeuchtet, bleiben die
Ketten von Hydrokarbonen an der Fläche der Bildvorrichtung an
ihren Enden angebracht, und Wasser füllt mittels Kapillarwirkung
die Räume
zwischen den Ketten. Daher ist, wenn angefeuchtet, die hydrophile
Bedeckung hauptsächlich
von Wasser gebildet, was ein ideales Material für die Transmission von Ultraschallenergie
ist und was erlaubt, dass relativ hohe Ultraschallfrequenzen eingesetzt
werden können.
Die Geschwindigkeit des Wassers in der hydrophilen Bedeckung hat
die Tendenz, mit erhöhtem
Abstand von der Bildvorrichtung abzunehmen, aufgrund von viskosem
Widerstand. Diese besondere hydrophile Bedeckung ist während schneller
Rotation von Transducer-Anordnung 14 abtragbar, d.h. die
hydrophile Bedeckung hat die Tendenz, mit der Zeit abgetragen zu werden.
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Die
hydrophile Bedeckung kann auf die Katheter- oder Führungsdraht-Bildvorrichtung
mittels Eintauchens der Vorrichtung in ein Bad aufgebracht werden,
was eine Lösung
der oben identifizierten wasserlöslichen
Komponenten ist. Die gesamte Bildvorrichtung wird einmal zum Bedecken
der gesamten Bildvorrichtung mit einer einzigen Beschichtung in das
Bad eingetaucht, und dann wird Transducer-Anordnung 14 ungefähr 4 – 6 zusätzliche
Male oder mehr in das Bad eingetaucht, zum Erreichen der erforderlichen
Dicke.
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Eine
geeignete Bedeckung ist erhältlich
als HYDROPLUS® (Boston
Scientific, Watertown, Massachusetts). Alternativ ist die Bedeckung
Gelatine, was löslich
ist, gleitfähig
wenn nass, abtragbar und akustisch transparent.
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Die
hydrophile Bedeckung schirmt ab und beanstandet die rotierende Transducer-Anordnung 14 von
den Wänden
von Körperpassagen,
während sie
Glätte
bereitstellt. Die hydrophile Bedeckung kompensiert das Fehlen einer
nichtrotierenden Hülse,
umgebend Transducer-Anordnung 14.
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11 zeigt die hydrophil beschichtete
Ultraschallbildvorrichtung von 10,
betrieben in einer gabelförmig
gespaltenen Arterie 75. Bedeckung 72 schützt Protuberanz 74 von
Arterie 75 vor der Aktion des Katheters, während Plaque 73 abgebildet wird.
Daher hilft Beschichtung 72 nicht nur zum Vermeiden von
Abrieb der Wände
von Blutgefäßen, was sehr
wichtig ist, weil ein Abreiben in einer Blutgefäßwand die Stelle einer Thrombose
werden könnte, sondern
Beschichtung 72 ist auch ausreichend dick zum Vermeiden
von Einstechen in der Wand von Arterie 75 bei Protuberanz 74,
während
Transducer-Anordnung 14 ausreichend dicht zu Protuberanz 74 rotiert,
so dass Einstechen ansonsten auftritt. Auch mindert hydrophile Beschichtung 72 Dehnkräfte auf die
Katheter- oder Führungsdraht-Bildvorrichtung, weil
die Gegenwart der Beschichtung es weniger wahrscheinlich macht,
dass die Vorrichtung innerhalb eines Blutgefäßes blockiert.
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Die
oben in Verbindung mit 10 und 11 beschriebene Beschichtung
kann auf Katheter- oder Führungsdraht-Bildvorrichtungen
des in 7 bis 9 dargestellten Typs aufgebracht
werden. Insbesondere kann Salzlösung
durch Löcher 70 und
Radialpassagen 23 injiziert werden, während Transducer-Anordnung 14 rotiert,
zum tatsächlichen
Erzeugen einer zusätzlichen
Schutzgrenzschicht, umgebend die Beschichtung an Transducer-Anordnung 14.
Diese Grenzschicht ist ähnlich
zu der Grenzschicht an dem Flügel
eines Flugzeugs und bildet eine relativ ungestörte Hochdruckzone, die Transducer-Anordnung 14 von
den Wänden
von Körperpassagen
abschirmt und auch eine Gleitwirkung hat. Ein thrombolytisches Mittel
oder andere Arzneimittel können
mittels des injizierten Fluids getragen werden. Alternativ kann
das Fluid eine biokompatible Lösung
haben, verwendet zum Lösen
eines thrombolytischen Mittels von der Innenseite der Katheter-
oder Führungsdraht-Bildvorrichtung,
oder von End-Lager 18, falls das Lager so konstruiert ist,
dass es zum Halten einer relativ großen Menge des thrombolytischen
Mittels ausreichend porös
ist. Die Beschichtung selbst kann auch Medikationen enthalten.
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Es
sind neue und verbesserte Vorrichtung und Techniken für medizinisches
Akustikabbilden beschrieben worden.